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Einbindung von Solar- und Windkraft-Anlagen in dezentrale Energieversorgungssysteme Die Mindestgröße beträgt hierbei 1000 m³. Deutlich erkennbar ist die geringere Speichergröße bei einer Versorgung mit Klimakälte (Tabelle 5–1), da zunächst die Solarthermie diese Aufgabe übernimmt. Ab einer Solarthermiefläche von 4500 m² ist die Versorgung nahezu ausschließlich mit Solarenergie möglich. Des weiteren wird die Versorgung mit Trinkwarmwasser vorrangig von der Solarthermie, ergänzt vom BHKW, und wenn diese Wärme nicht reicht, vom Heizkessel sichergestellt. Die Festlegung der Ladekapazität der Akku-Batterie erfolgte ebenfalls im Ergebnis von Simulationen. Dabei wurde auf ganze Zahlenwerte für die Kilowattstunden aufgerundet (Abbildung 5-8). Während für die Simulationsvarianten mit einem geringen Anteil an Photovoltaik- und Windstrom noch keine oder eine sehr kleine Batterie notwendig ist, steigt der Kapazitätsbedarf erst ab einer Leistung der Windkraftanlage von 460 kW deutlich an. Ladekapazität Batterie [kWh] 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 – 98 – 0 459 408 357 306 255 204 153 102 51 Photovoltaik [kW(peak)] 0 0 460 345 230 115 Windkraft [kW] Die Ermittlung der Größen für die Erdlangzeitspeicher der BHKW-Wärme erfolgte analog zur Speicherung der Solarthermie. Sie haben ein Volumen zwischen 0 bis 30000 m³ für die stromgeführten BHKW- Betriebsweisen (Netzkopplung Varianten 9 und 10, autarke Stromversorgung Variante 11) und 42000 m³ für das BHKW im Dauerbetrieb (Abbildungen 5–9 bis 5–11). Die optimale Speichergröße (Abbildungen 5–9 bis 5–11) nimmt im allgemeinen mit der Solarthermiefläche zu, da vorrangig die Solarthermiewärme in den Heizkreis übertragen wird. Für die Var. 8 (niedriger Heizwärmebedarf) ist meist kein oder nur ein kleiner Speicher notwendig. Während der Heizperiode steht genug Wärme zur Verfügung. Die Abwärme des BHKW wird in der heizungsfreien Zeit an die Umgebung abgegeben. Das gleiche Ergebnis ist für die Var. 9 ohne Solarthermie zu verzeichnen. Allerdings ist die Ursache die hohe Nachfrage an Wärme (hoher Heizwärmebedarf) in den Sommermonaten zur Versorgung mit Klimatisierungskälte. Des weiteren sind die Speichergrößen bei einigen stromgeführten Simulationsvar. (9 bis 11) bei niedrigem Heizenergiebedarf zunächst gering (meist bei 6000 m³), bevor sie mit Zunahme des Einsatzes der Windkraft und Photovoltaik ansteigen. Zurückzuführen ist das auf die geringere Betriebszeit des BHKW in der Heizperiode. Bei der Simulationsvar. 11b mit 6750 m² Solarthermie steigt die Speichergröße aus den genannten Gründen zunächst an, bevor sie wegen der geringer werdenden Wärmeabgabe des Blockheizkraftwerkes in den Sommermonaten wieder abnimmt. Abbildung 5-8 Notwendige Ladekapazität der Batterie für die Var. (11) der autarken Elektrizitätsversorgung. Speichervolumen [m³] x 10 4 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 Varianten 7 und 8 7a 7a 8a 8a 7b 7b 8b 8b Abbildung 5-9: Größe der Langzeitspeicher für die BHKW-Wärme im Dauerbetrieb, für jede Variante ohne und mit 2250 m², 4500 m² u. 6500 m² Solarthermie.
Einbindung von Solar- und Windkraft-Anlagen in dezentrale Energieversorgungssysteme Abbildung 5-10: Größe der Langzeitspeicher für die BHKW-Wärme der stromgeführten Betriebsweise (Simulationsvar. 9 und 10). Abbildung 5-11: Größe der Langzeitspeicher für die BHKW-Wärme der stromgeführten Betriebsweise bei autarker Stromversorgung – ohne Elektrizitätsnetzkopplung (Simulationsvariante 11). – 99 –
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Dissertation Einbindung von Solar-
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